废气处理系统布置分析

1、废气处理系统布置分析摘要：某厂对废气处理系统设计及布置方案进行阐述和分析，分析ZGT系统管 道布置中的问题，以便对类似核电项目系统设计有借鉴作用。关键词：ZGT系统；布置分析1 .前言全球煤、石油、天然气等化石能源储量有限，而且随着全球经济的快速发展，大量消耗 化石能源带来的环境问题也口益突出。近年来，核能作为安全、清洁、经济且可以大规模利 用的能源形式在全球范围内逐渐被广泛认可，为解决能源问题带来了希望。进入21世纪以 来，由于新兴工业国家对电力要求的增长和部分在运行核电站的寿期临近，以欧洲和美国为 主的西方核能大国启动了新一轮商用核电技术的应用和研发计划。其主要特征是开始建造第 三代商用轻

2、水堆和积极开展第四代核能技术研究计划。核电站输出功率的优化问题在20世 纪90年代发展下一代反应堆技术时就己经成为西方核工业界的主要争论话题ZGT系统主要由核岛、常规岛和全厂辅助设施等几部分组成。全厂功能分区包括：主厂房区、循 环水设施区、开关站区、辅助设施区、三废区、力能区、厂前建筑区、附属设施区和施工区 等。核辅助厂房为两个机组共用的建筑物，其内部主要包容化学和容枳控制系统、反应堆停 堆冷却系统、反应堆水池冷却净化系统、乏燃料水池冷却净化系统等核辅助系统以及三废处 理系统。其中三废区独立成区，并远离厂前建筑区。ZGT系统功能废气处理系统（ZGT）为双机组设置。它用于处理电站正常运行工况和预

3、计运行事件中 产生的放射性气体废物。按照废气中的含氢量，放射性气体废物被分成两类：2.1.1含氢废气处理子系统压缩机对废气进行压缩，压缩后的废气经气体冷却器冷却后送至选好的衰变箱贮存衰变。 衰变期满后进行取样分析，当分析结果满足要求并且相关操作规程中的其它条件满足时，可 将废气进行在线监测排放至核辅助厂房通风系统（VNA）,由VNA系统的排风进行稀释后排 向烟囱。2.1.2含氧废气处理子系统这类含有氧气的、可能含有放射性的废气，收集到RVD系统含氧废气母管内，主要来自 于下列容器、设备的排气：一废液处理系统（ZLT）的排水接收槽，固体废物处理系统（ZST）的废树脂槽，化学和容积控制系统（RCV

4、）系统的硼酸贮存箱、下池热交换器、过滤器、除盐器,核取样系统（RNS）的手套箱等。ZGT系统安全功能废气处理系统（ZGT）没有直接的安全功能。然而，由于所处理的废气带有放射性，尤 其是含氢放射性废气，除辐照危害外并存在爆炸和引起火灾的危险性，故在设计ZGT系统时, 考虑了防止气体向环境泄漏、安全防火、防爆和通风排气等问题，并通过相应处理，使气体 的放射性排放剂量保持在可接受的范围内。ZGT系统安全等级含氢废气处理子系统所有设备部件属于核安全3级抗震类别11 ：含氧废气子系统为非 核安全级，抗震类别为NO。ZGT系统组成ZGT系统组成分别按含氢废1和含氧废气进行叙述。含氢废气：根据设计经验，采用

5、压缩、贮存衰变处理工艺。含氢废气的压缩、贮存衰变处理工艺中，包括一台缓冲罐、两台压缩机、两台压缩气体 冷却器、两台气水分离器、四台衰变箱、阀门、管道及仪表等。含氧废气：含氧废气处理子系统，包括两台电加热器、两台碘过滤器、两台风机、阀门、管道及仪 表等。ZGT系统管道布置方案设计管道布置是以系统为依据，将系统功能具体实现的过程。ZGT系统设备布置在核辅助厂 房（NX厂房）内的。含氢废气子系统除衰变箱材料选用碳钢外，其它设备均采用不锈钢制造, 含氧废气子系统设备材料选用碳钢。ZGT系统布置设计基准在厂房布置的设计过程中，除了要考虑满足民用工程中一般的布置要求外，还特别要考 虑核电站中由于放射性及安

6、全要求给布置所带来的特殊要求，采用并遵守核电站布置设计的 有关规定、准则和要求。首先，管道布置的中心思想是要能满足工艺系统的功能要求和安全要求，保证系统 内设备在各自的工况下都能良好地运行。单一故障准则在厂房布置中的应用。单一故障准则实质上是为了防止系统由于发生 随机故障而丧失其安全功能，从而危及核电站的安全。它在系统设计上是通过提供冗余度， 即由两个或多个系列来保证系统功能的正确实施。而在系统布置上则主要表现为对这些冗余 的系统设备进行空间隔离或实体隔离，或采用防甩击件来限制相互的影响。充分考虑系统设备的可接近性及辐射防护。实际上对于系统内设备的可接近性不仅仅是指空间上的可接近性，即应在布置

7、设计中为 设备预留下足够的空间，以保证其预防性维修、计划外维修以及在役检查的顺利实施，它还 包括要对具有放射性回路的系统设备提供远距离控制装置和必要的生物防护措施。如将本系 统中存在放射性含氢废气的设备布置安装在核岛厂房内的生物防护墙后，可以屏蔽废气产生 的辐射危害，通过加强系统的密封性、严格控制泄露和连续废气排放没能使放射性释放导致 污染和氢气的危害见到最低程度。系统布置要与系统设计紧密结合。实际上这一点是不言而喻的，因为厂房布置是服 务于系统设计的，其最终目的是为了保证系统功能正确顺利地实施，所以厂房布置的设计人 员对相关系统的设计，对于系统的功能、流程乃至调试运行，对于设备的特性、接II

8、等都必 须有足够的了解。充分考虑提供对火灾、水淹及飞射物等灾害的防护及安全隔离。在厂房布置中必须 对相关的系统设备提供必要的对火灾、水淹及飞射物等灾害的防护，以防止其功能受到破坏。 如将布置在-37.50m层的压缩机电动机及可能产生电火花的电器设备采用防爆型，衰变箱、 压缩机和缓冲罐等主要设备接地布置，衰变箱和缓冲罐所在房间内不设置电器设备等。充分考虑设备检修。由于核电站厂房的布置相当紧凑，房间结构复杂，在管道布置 设计过程中中预留人员通过空间，以便设备检修及维护。ZGT管道布置设计思路遵循在管道具体布置时特别注意以下几点：1）在总体布置设备基本定位的前提下要避免本系统设备及与其他系统的设备、

9、管道或 电缆托盘间相碰撞。2）在布置管道时，尽量将管道成排或成列布置，以便于减少管道支架的生根。在空间 允许的情况下，尽量使使管线规格、走向基本一致。3）管道在设计时应尽可能使用标准管件，在长度允许的情况下，转弯处优先选用弯管 来代替弯头，减少焊接，增加管道强度。4）除特殊情况外，阀门一般应设置在水平管道上，阀杆处于垂直向上的位置；阀门布 置应为提升阀杆和检修拆卸阀门等留有操作空间，要便于安装、操作、维护和检修，有时为 阀门操作和维修应设计必要的钢平台。具体布置细节如下：1）-37.50m层的衰变箱系统内设置了 4台，当一台衰变箱在充气时，其他衰变箱或正在 进行废气储存衰变，或正在进行取样分析

10、操作，或正在倒箱操作，或正在向严冲排放。在设 计基准中己考虑一台衰变箱破裂导致放射性气体释放的事故，认为这是工况HI事故。2）2台废气压缩机、气动控制排放阀并联运行，设置两台风机，一台运行、一台备用。ZGT系统管道布置设计说明ZGT系统设计及布置主要是废气处理系统进行设计的，并按照不同要求进行细化及修改, 根据工程特点设置为4个衰变箱，旦因衰变箱所在区域位于辐射区域的橙二区，应用材料完 整地建立封闭的生物防护墙，不设立任何人员通道及孔洞，防止辐射泄漏及飞射物，ZGT系 统管道不通过管廊，所以将阀门单独放置于阀门间并同时在人员可以进入的区域设置阀门传 动控制间进行阀门控制。参照M310堆型管道布置方案将ZGT系统中 N0114/N0115/N0116/N0117房间布置为阀门间，N0143、N0144房间作为阀门传动控制问。总结核电工程ZGT系统布置工作己经基本完成了。现在正在紧张地进行厂房布置、系统管道 建模等工作。本工艺系统的布置遵守并符合我国有关的国家标准及HAF核安全法规，参照并 满足RCC-P中的有关准则，能够满足各有关工艺系统的功能要求和安全要求，能